基於柵格影像下的電子地圖導航研究
應用技術
作者：鄒曉科
[摘 要]本課題闡述的是：從Google Earth上截取城市區域遙感影像圖，利用串口通訊技術，從手持GPS接收器中讀取相關定位信息，通過分析NMEA-0183數據格式將航點導入經過坐標匹配後的遙感影像中，實現實時導航目的。
[關鍵詞]NMEA0183協議；手持GPS；實時導航
中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0243-01
1 前言
隨著計算機技術的發展，計算機在信號處理中的應用越來越廣泛，它能使得各種複雜的處理算法得以實現。對於一般的微轉換器，實現數據的采集過程較為簡單，但要對采集的結果進行快速的實時處理就比較困難，且數據采集到計算機後要進行各種處理，使用VC、VB等編程語言就顯得不方便。
2 理論基礎及開發平台簡介
2.1 理論基礎
編程實現衛星導航需要解決兩個主要問題，一個是地麵點定位信息的獲取，另一個是地圖匹配問題。
1.NMEA-0183協議
NMEA-0183協議是美國國家海上電子儀器協會。此協議規定輸出字符均為可閱讀的ASCII碼文本格式，傳輸速度為4800波特率。
2.地圖匹配
從GPS接收器采集的點平麵位置一般用經度和緯度表示，而遙感影像則是以矩陣形式顯示在屏幕上。為了將移動軌跡顯示在影像的對應位置上，需要進行坐標變換工作，這一過程稱之為地圖匹配。
2.2 開發平台
MATLAB6.X支持麵向對象技術，對計算機串口操作進行簡化，使用MATLAB6.X平台編程實現計算機串口對MCU的控製，達到數據采集、傳輸、處理和顯示結果的自動化。
2.3 柵格影像獲取
從Google Earth上截取城市某個區域相關遙感影像圖，遙感圖像是由遙感傳感器在一定的遙感平台上捕獲地球表麵的電磁波信息而成的。因此在使用前，數字遙感影像處理需要一個預處理過程，包括變形校正、輻射校正、數據配準、影像拚接。
2.4 手持GPS
美國Trimble公司的GeoExplorer 3手持式GPS係統能為GIS數據庫采集和保存觀測的空間數據，它是成圖和管理空間數據的理想工具。GeoExplorer 3 數據收集係統是一個綜合的全球定位測量接收器和製圖數據搜集器，重置及更新GIS和空間數據。它能被用於獲得實時差分改正的數據。
2.5 串口調試助手
串口調試助手可改變發送周期，選擇串口，支持常用的300-115200bps波特率，能設置校驗、數據位和停止位，能以ASCII碼或十六進製接收或發送任何數據或字符（包括中文）。
2.6 大麵積高分辨率遙感影像下的實時導航
可以將原來的影像圖劃分為N個柵格塊，添加分塊讀取程序，當用戶走到某個柵格中時，將該柵格單獨提取出來，並放大出來，從而體現出高分辨率的優勢。
3 實時導航係統開發及實現
3.1 像控點坐標采集
本設計選擇四個控製點（像控點經緯度坐標已知）進行匹配，注意：控製點的選擇一定要具有控製力，盡量選擇比較明顯的拐角點。
3.2 地圖匹配
用MATLAB打開圖後，用下麵兩條語句即可獲得遙感影像圖上四個像控點的行列位置
語句為：
k = waitforbuttonpress；
point1 = get（gca，'CurrentPoint'）
像控點矩陣坐標為：
XX=[106，506，647，132]；
YY=[492，453，320，11]；
利用最小二乘方法求出仿射變換係數ai，bi；
再利用此係數將所有采集的數據點都轉換為矩陣坐標，從而全部展現到遙感圖象上。